(57)【要約】【課題】燃料消費量の増大、設備コストの高騰を抑制し、生産能率を維持しながら被加熱材の特定位置を局部的に加熱することができるウォーキングビーム式連続加熱炉を提供する。【解決手段】被加熱材Ｓを支持して搬送するスキッドビーム１０、１２の下方に燃焼バーナ８を配置し、この燃焼バーナ８の下方の炉床側に、伝熱促進装置１４を配置したウォーキングビーム式連続加熱炉である。伝熱促進装置は、燃焼バーナ８から放散する赤外線を吸収し、スキッドビーム１０，１２の被加熱材Ｓを支持している支持部近傍に向けて局部的に放射熱を発生する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内の被加熱材の特定部位を局部的に加熱する伝熱促進装置であって
燃焼バーナの火炎から放散する赤外線を吸収することで放射熱が発生し、この放射熱が前記特定部位に向かうように前記加熱炉内の所定の位置に配置されていることを特徴とする加熱炉の伝熱促進装置。
【請求項２】
赤外線を吸収することで放射熱が発生する耐火物により形成されていることを特徴とする請求項１記載の加熱炉の伝熱促進装置。
【請求項３】
部材が熱放射性を有することを特徴とする請求項１記載の加熱炉の伝熱促進装置。
【請求項４】
耐火物と、この耐火物の前記特定部位に対向している面に設けた熱放射性層とで構成されていることを特徴とする請求項３記載の加熱炉の伝熱促進装置。
【請求項５】
被加熱材を支持して搬送するスキッドビームの下方に燃焼バーナを配置し、この燃焼バーナの下方の炉床側に、請求項１乃至４の何れかに記載の伝熱促進装置を配置したウォーキングビーム式連続加熱炉において、
前記被加熱材の特定部位を、前記スキッドビームの前記被加熱材を支持している支持部近傍とし、前記伝熱促進装置により前記支持部近傍を局部的に加熱することを特徴とする伝熱促進装置を備えたウォーキングビーム式連続加熱炉。
【請求項６】
前記伝熱促進装置は、稜線が炉長方向に延在し、前記稜線から２枚の平板が所定の傾斜角度で斜め下方に延在するように山形状に配置されており、前記２枚の平板が、前記支持部近傍に対面していることを特徴とする請求項４記載の伝熱促進装置を備えたウォーキングビーム式連続加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内の被加熱材の特定部位を局部的に加熱する伝熱促進装置及びこの装置を備えたウォーキングビーム式連続加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造されたスラブ、ブルーム、ビレット等の金属材を最終製品に圧延するために加熱する連続加熱炉として、近年、ウォーキングビーム式連続加熱炉が広く採用されている。
ウォーキングビーム式連続加熱炉の炉内に搬入された金属材（以下、被加熱材）は、炉長方向に並列に延設された複数の固定スキッドビーム上に所定間隔ごとに配置したスキッドボタンと、複数の固定スキッドビームの間に配置されて炉長方向に間欠的に運動する可動スキッドビームのスキッドボタンとに交互に乗り換えながら抽出側に搬送される。
【０００３】
このウォーキングビーム式連続加熱炉の搬送過程で、被加熱材は、炉内の下部に設けた燃焼バーナから噴射される火炎により所定温度で加熱されることになるが、前述した固定スキッドビーム及び可動スキッドビームは内部を循環する冷却水によって炉内温度より低温になっており、燃焼バーナの火炎の放射熱が、固定スキッドビーム及び可動スキッドビームに遮られ、これらの陰に位置してスキッドボタンに接触している被加熱材の接触部分近傍の伝熱特性が低くなる。
【０００４】
このため、被加熱材の接触部分近傍の温度が、被加熱材の他の部分の温度と比較して低温となり、その結果、抽出後の被加熱材にスキッドマークが発生しやすい。このスキッドマークは、圧延後の製品の寸法精度、品質等に悪影響を及ぼすので、これを発生させないことが望まれる。
被加熱材のスキッドマークを抑制する方法として、炉長を長くしたり搬送速度を遅くするなどして被加熱材の在炉時間を延ばす方法がある。しかし、この方法では燃料消費量が増大して製造コストが高くなり、且つ生産性の低下も招くことになる。
【０００５】
そこで、燃焼バーナとは別に補助燃焼バーナを炉内に配置し、被加熱材のスキッドマークが発生しやすい部分に、補助燃焼バーナの火炎を直接、或いは、高温の燃焼ガスをチューブを介して局部的に吹き付けて加熱する方法が考えられている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。
【特許文献１】実公昭６０−３８６５８号公報
【特許文献２】実公昭５７−２７７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２のように被加熱材のスキッドマークが発生しやすい部分を局部的に加熱する方法は、炉内に多数の燃焼バーナ、補助燃焼バーナや、各バーナに接続する配管類が必要となるので、設備コストの高騰化を招いてしまう。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、燃料消費量の増大、設備コストの高騰を抑制し、生産能率を維持しながら被加熱材の特定位置を局部的に加熱することができる加熱炉の伝熱促進装置及びこの装置を備えたウォーキングビーム式連続加熱炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係る加熱炉の伝熱促進装置は、加熱炉内の被加熱材の特定部位を局部的に加熱する伝熱促進装置であって、燃焼バーナの火炎から放散する赤外線を吸収することで放射熱が発生し、この放射熱が前記特定部位に向かうように前記加熱炉内の所定の位置に配置した加熱炉の伝熱促進装置である。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の加熱炉の伝熱促進装置を、赤外線を吸収することで放射熱が発生する耐火物により形成した。
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の加熱炉の伝熱促進装置を、熱放射性を有する部材とした。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載の加熱炉の伝熱促進装置を、耐火物と、この耐火物の前記特定部位に対向している面に設けた熱放射性層とで構成した。
一方、請求項５記載の発明は、被加熱材を支持して搬送するスキッドビームの下方に燃焼バーナを配置し、この燃焼バーナの下方の炉床側に、請求項１乃至４の何れかに記載の伝熱促進装置を配置したウォーキングビーム式連続加熱炉において、前記被加熱材の特定部位を、前記スキッドビームの前記被加熱材を支持している支持部近傍とし、前記伝熱促進装置により前記支持部近傍を局部的に加熱するようにした。
さらに、請求項６記載の発明は、請求項４記載の伝熱促進装置を備えたウォーキングビーム式連続加熱炉において、前記伝熱促進装置は、稜線が炉長方向に延在し、前記稜線から２枚の平板が所定の傾斜角度で斜め下方に延在するように山形状に配置されており、前記２枚の平板が前記支持部近傍に対面している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る加熱炉の伝熱促進装置によると、被加熱材の在炉時間を延長しないので、燃料消費量、製造コストを抑制し、生産能率も維持することができる。
また、本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉によると、上記効果を奏することができるとともに、伝熱促進装置が、スキッドビームの被加熱材を支持している支持部近傍を局部的に加熱するので、抽出後の被加熱材に対してスキッドマークの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉の１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、ウォーキングビーム式連続加熱炉の炉幅方向の断面図であり、図２は、ウォーキングビーム式連続加熱炉の炉長方向の断面図であり、図３は、ウォーキングビーム式連続加熱炉の要部の位置関係を示す図である。
本実施形態のウォーキングビーム式連続加熱炉は、金属製ケーシング内に耐火物を内張りしてなる炉壁２及び炉床４が、炉体６の一部を構成している。
炉壁２には、炉長方向に所定の間隔をあけて複数の燃焼バーナ８が互いに並列に配置されている。
【００１１】
複数の燃焼バーナ８の上方には、炉長方向に並列に延在している複数の固定スキッドビーム１０と、複数の固定スキッドビーム１０の間で炉長方向に間欠的に運動する複数の可動スキッドビーム１２とが配置されており、固定スキッドビーム１０の上部及び可動スキッドビーム１２の上部には、所定間隔をあけてスキッドボタン１０ａ，１２ａが設けられている。なお、固定スキッドビーム１０及び可動スキッドビーム１２は、内部を循環する冷却水によって炉内温度より低温に設定されている。
【００１２】
そして、複数の可動スキッドビーム１２が炉長方向に間欠的に運動すると、炉体６内部に搬入されたスラブ（被加熱材）Ｓは、固定スキッドビーム１０のスキッドボタン１０ａと、可動スキッドビーム１２のスキッドボタン１２ａに乗り換えながら炉体６の抽出側に向けて搬送されていく。
燃焼バーナ８の下方の炉床４上には、複数の伝熱促進装置１４が配置されている。
【００１３】
これら伝熱促進装置１４は、固定スキッドビーム１０及び可動スキッドビーム１２の下方に位置し、炉長方向に延在しながら、炉幅方向に所定間隔を開けて平行に配置されている。
各伝熱促進装置１４は、耐火物により形成された長尺で横断面Ｖ字形状の部材であり、稜線ｒが炉長方向に延在し、この稜線ｒから２つの平面形状の伝熱板１４ａ，１４ｂが所定の傾斜角度で斜め下方に延在する山形状に配置され、炉床４から立ち上がる支持部材１６に支持されている。
【００１４】
なお、図３に示すように、固定スキッドビーム１０及び可動スキッドビーム１２の幅方向間隔Ｈ１が約１０００mm、伝熱促進装置１４と固定スキッドビーム１０（或いは可動スキッドビーム１２）の上下方向間隔Ｈ２が１０００〜２０００mmである場合には、伝熱促進装置１４の伝熱板１４ａ，１４ｂの開き角度αは約６０度に設定されている。
上記構成のウォーキングビーム式連続加熱炉の炉内に搬入されたスラブＳは、固定スキッドビーム１０のスキッドボタン１０ａと、可動スキッドビーム１２のスキッドボタン１２ａに乗り換えながら炉体６の抽出側に向けて搬送されていく。
【００１５】
この搬送過程で、スラブＳは、炉内下部に設けた燃焼バーナ８から噴射される火炎により所定温度で加熱されることになるが、燃焼バーナ８の火炎の放射熱が、固定スキッドビーム１０及び可動スキッドビーム１２に遮られ、これら固定スキッドビーム１０及び可動スキッドビーム１２の陰に位置し、スキッドボタン１０ａ，１２ａに接触しているスラブＳの接触部分近傍の伝熱特性が低くなるおそれがある。
【００１６】
そこで、本実施形態では、燃焼バーナ８の下方に配置した複数の伝熱促進装置１４が、燃焼バーナ８から放散した赤外線を吸収し、放射熱を発生する。特に、２つの伝熱板１４ａ，１４ｂから斜め上方に向けて放射熱が誘導されていく。このように、各伝熱促進装置１４の２つの伝熱板１４ａ，１４ｂから斜め上方に向けて放射熱が誘導されていくと、スキッドボタン１０ａ，１２ａに接触しているスラブＳの接触部分近傍が局部的に加熱されていく。
【００１７】
これにより、スラブＳの接触部分近傍の温度は、スラブＳの他の部分の温度と殆ど変化せず、抽出後のスラブＳにはスキッドマークが発生しない。
したがって、本実施形態は、燃焼バーナ８の下方に配置した伝熱促進装置１４が、燃焼バーナ８の火炎から放散する赤外線を吸収して放射熱を発生し、この放射熱をスラブＳの接触部分近傍に向けて誘導することで局部的に加熱するようにしているので、従来のように、炉長を長くしたり搬送速度を遅くするなどして被加熱材の在炉時間を延ばす方法や、多数の燃焼バーナや配管類を炉内に配置する方法と比較して、燃料消費量の増大、設備コストの高騰を抑制することができるとともに、生産能率を維持することができる。
【００１８】
次に、図４に示すものは、伝熱促進装置の他の実施形態を示すものである。
本実施形態の伝熱促進装置２０は、耐火物基部２２と、耐火物基部２２の上面に設けた熱放射性層２４とで構成されている。
耐火物基部２２は、稜線ｒが炉長方向に延在し、この稜線ｒから２つの平面形状の基板２２ａ，２２ｂが所定の傾斜角度で斜め下方に延在する山形状に配置され、炉床４から立ち上がる支持部材１６に支持されている。
【００１９】
また、熱放射性層２４は、耐火物基部２２の基板２２ａ，２２ｂの上面に設けられている。この熱放射性層２４は、例えば酸化チタン等を含有した熱放射性塗料を基板２２ａ，２２ｂ上に塗布することで設けられている。熱放射性層２４は、赤外線の全波長を吸収するとともに、高エネルギの放射熱を発生する性質を有する。
上記構成の伝熱促進装置２０を燃焼バーナ８の下方に配置すると、熱放射性層２４は、燃焼バーナ８から放散した赤外線の全波長を吸収し、高エネルギの放射熱を発生する。
【００２０】
そして、耐火物基部２２の基板２２ａ，２２ｂの上面に設けられている熱放射性層２４から、斜め上方に向けて高エネルギの放射熱が誘導されていく。これにより、スキッドボタン１０ａ，１２ａに接触しているスラブＳの接触部分近傍が、伝熱促進装置２０からの高エネルギの放射熱によって急速に加熱されていく。
これにより、本実施形態も、スラブＳの接触部分近傍の温度がスラブＳの他の部分の温度と殆ど変化せず、抽出後のスラブＳにはスキッドマークが発生しない。
【００２１】
したがって、本実施形態は、燃焼バーナ８の下方に配置した伝熱促進装置２２の熱放射性層２４が、燃焼バーナ８の火炎から放散する赤外線の全波長を吸収して高エネルギの放射熱を発生するので、固定スキッドビーム１０及び可動スキッドビーム１２に遮られているスラブＳの接触部分近傍を、効率良く加熱することができる。
なお、上述した伝熱促進装置２０では、耐火物基部２２の基板２２ａ，２２ｂの上面に熱放射性塗料を塗布することで熱放射性層２４を設けたが、シート状の熱放射性材料を基板２２ａ，２２ｂの上面に設けても、同様の効果を奏することができる。
【００２２】
ここで、図５は、スラブＳの接触部分近傍（スキッドボタン１０ａ，１２ａに接触している部分の近傍）への入熱量と、接触部分以外（接触部分から離れた位置）の入熱量との比較を、本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉と、従来のウォーキングビーム式連続加熱炉とで比較した実験結果である。なお、図５の縦軸の形態係数は、スラブＳへの入熱量の指標であり、形態係数が高い場合には、スラブＳに対する加熱能力が増大し、形態係数が低い場合には、スラブＳに対する加熱能力が減少していることを意味している。
【００２３】
この図５の実験結果から、従来のウォーキングビーム式連続加熱炉は、スラブＳの接触部分近傍と接触部分以外との間に大きな形態係数の差が発生しているが、本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉は、スラブＳの接触部分近傍と接触部分以外との間の形態係数の差が小さいので、伝熱促進装置がスラブＳの接触部分近傍を局部的に加熱していることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉を示す炉幅方向の断面図である。
【図２】本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉を示す炉長方向の断面図である。
【図３】本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉の要部の位置関係を示す図である。
【図４】本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉に配置した伝熱促進装置の他の実施形態を示す図である。
【図５】従来のウォーキングビーム式連続加熱炉と、本発明に係るウォーキングビーム式連続加熱炉とにおいて、被加熱材に対する加熱能力を比較した図である。
【符号の説明】
【００２５】
２  炉壁
４  炉床
６  炉体（加熱炉）
８  燃焼バーナ
１０  固定スキッドビーム
１０ａ  スキッドボタン
１２  可動スキッドビーム
１２ａ  スキッドボタン
１４，２０  伝熱促進装置
１４ａ，１４ｂ  伝熱板（平板）
２２  耐火物基部（耐火物）
２２ａ，２２ｂ  基板（平板）
２４  熱放射性層
Ｓ  スラブ（被加熱材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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